流体流量的测量方法PPT课件
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第7章 流量检测
1-上游直管段；2-导压管；3-孔板；4-下游直管段；5、7-连接法兰；6-取压环室
图4.1 全套节流装置
（1）标准节流件 流量测量节流装置国家标准GB/T2624—1993主要 规定了标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴和文丘里管等。
图4.2 标准孔板
图4.3 标准喷嘴
（2）取压方式 取压方式是指取压口位置和取压口结构。 标准孔板通常采用两种取压方式，标准喷嘴 仅采用角接取压方式。 ① 角接取压。孔板上、下游侧取压孔位于上、下 游孔板前后端面处，取压口轴线与孔板各相应端 面之间的间距等于取压口直径的一半或取压口环 隙宽度的一半。 角接取压又分为环室取压和夹紧环（单独钻 孔）取压两种。 ②法兰取压。标准孔板被夹持在两块特制的法兰 中间，其间加两片垫片，上、下游侧取压孔的轴 线距孔板前、后端面分别为（25.4±0.8）mm。
1．电磁流量计特点 ① 动态响应快。测量瞬时脉动流量、具有良好的线性，精 度一般为1.5级和1级，可以测量正反两个方向的流量。 ② 传感器结构简单。管内没有任何阻碍流体流动的阻力件 和可动的部件，不会产生任何附加的压力损失。 ③ 应用范围广。除了可测量具有一定电导率的酸、碱、盐 溶液外，还可测量泥浆、矿浆、污水、化学纤维等介质的 流量。 ④ 电磁流量计输出的感应电动势信号与体积流量呈线性关 系，且不受被测流体的温度、压力、密度、黏度等参数的 影响，不需要进行参数补偿。电磁流量计只需经水标定后， 就可以用于测量其他导电性流体的流量。 ⑤ 电磁流量计的量程比一般为10:1，最高可达100:1。测 量口径范围为2 mm～3 m。
1．节流装置的安装 ① 孔板的圆柱形锐孔和喷嘴的喇叭形曲面部分应对着流体 的流向。 ② 根据不同的被测介质，节流装置取压口的方位应在所规 定的范围内，即在如图4.7所示箭头所指的范围。 ③ 必须保证节流件中心与管道同心，其端面与管道轴线垂 直。节流件上、下游必须配有足够长度的直管段。 ④ 在靠近节流装置的引压导管上，必须安装切断阀。
流量计PPT课件
课件重点
主要介绍流量测量的基本知识和常用的 流量检测仪表。
主要内容：
第一部分 流量计的基本知识 第二部分 流量计的选型 第三部分 流量计的安装 第四部分 流量计的使用和维护
第一部分 流量计的基本知识
流量定义：
指单位时间内流体(气体、液体或固体 颗粒等)流经管道或设备某处横截面的数 量，又称瞬时流量。
一体式电磁流量计
工作原理 ---------超声波流量计
超声波脉冲在上下游两侧传感器间来回传 播，由于上下游传播速度不同，产生时 间差，根据时差大小测出流量。传播时 间技术是用一对传感器，每个传感器都 发送和接受超声波信号并穿过流体。当 流体流动时,向下游方向信号传播时间比 向上游方向的传播时间短。时差与流体 速度成正比，测出时差即测出流量和方 向。
2．测量主机：主机与探头之间由两根双 屏蔽电缆连接。
传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V 法(反射法)、X法(交叉法)等。
工作原理 ---------涡街流量计
在特定的流动条件下，一部分流体动能 转化为流体振动，其振动频率与流速 （流量）有确定的比例关系，依据这种 原理工作的流量计称为流体振动流量计。
超声测量仪表的流量测量准确度几乎不 受被测流体温度、压力、粘度、密度等 参数的影响 。
超声波流量计由超声波换能器、电子线 路及流量显示和累积系统三部分组成。
超声波流量计的电子线路包括发射、接 收、信号处理和显示电路。
1．声学系统：由安装于待测管道外表面 的一对超声波探头（换能器）组成。
3．热膨胀率
热膨胀率是指流体温度变化1℃时其体积 的相对变化率，
4．压缩系数
压缩系数是指当流体温度不变，所受压 力变化时，其体积的变化率.
5．雷诺数
第四章 流量测量
腰轮流量计：
旋转活塞式流量计
1－液体入口； 2－隔板； 3－液体出口； 4－活塞轴； 5－计量室轴； 6－计量室； 7－旋转活塞 1 2 6 5 4
7 3
刮板式流量计
优点：测量精确，不需要直管段，流体黏 度影响小： 缺点：要求被测流体清洁，不含颗粒物， 结构中有活动部件。
速度流量计——叶轮式流量计
电磁流量计的结构
电磁流量计
优点： 不产生的压力损失 实际上不受流体密度、粘度、温度、 压力 变化 的影响 缺点：不能测量电导率很低的液体，如石油 制品和有机溶剂等。不能测量气体、 蒸汽 。不宜用于较高温度的液体 。 注：不要在上游接截止阀。
电磁流量计
【电磁流量计特点】 NV2118D智能电磁流量计 是我 公司采用国内外最先进技术研制 开发的全智能型电磁流量计，广 泛应用于化工化纤、食品、造纸、 制糖、矿冶、给排水、环保、水 利水工、钢铁等工业领域中，用 来测量各种酸碱、泥浆、纸浆等 导电液体介质的体积流量。其全 中文电磁内核转换器采用高速中 央处理器。计算速度非常快、精 度高，测量性能可靠。
安装要求
（1）.流量传感器可安装在室内或室外，避开高压线、旋 转机械设备、有毒有害环境、强烈机械振动等危及人身和 仪表安全的环境，及与流量传感器使用条件不相符的温度、 湿度环境。选择在安全，便于安装、调试和检修，环境比 较好的地方。 （2）.在设计流量传感器安装位置时，除了考虑直管段条 件外，还应给流量传感器的周围留有足够的操作空间，以 方便安装、调试和检修。特别是要给人留有安全、方便的 操作空间。仪表被安装在高空时，应制作操作平台，确保 人在高空操作的安全。 （3）.流量传感器可以安装在水平、垂直或倾斜的管道上。 但当测量液体时，安装在垂直或倾斜的管道上的流量传感 器，必须保证液体的流向自下而上，以保证管道内充满液 体，以及抵消附加重力的冲击.
流量计专业知识ppt课件
流量计的维护与保养
01
02
03
04
定期检查
定期检查流量计的运行状态、 管道连接和电气线路，确保正
常工作。
清洁保养
定期清洗流量计内部和管道， 保持测量精度和稳定性。
校准与标定
定期对流量计进行校准和标定 ，确保测量准确性和可靠性。
更换磨损件
及时更换流量计的磨损件，延 长使用寿命和保证测量精度。
01
流量计的校准与检 测
流量计专业知识PPT 课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 流量计概述 • 常见流量计类型 • 流量计的选型与安装 • 流量计的校准与检测 • 流量计的发展趋势与挑战
01
流量计概述
流量计的定义与分类
01
流量计是一种测量流体流量、流 速和质量的仪表，广泛应用于工 业、能源、环保等领域。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
01
流量计的选型与安 装
流量计的选型原则
根据测量介质选择
根据流体种类、状态和测量要求选择合适的 流量计类型。
根据流体压力和温度选择
考虑流体压力和温度对流量计的影响，选择 适合的流量计。
根据测量精度要求选择
根据对测量精度的要求，选择高精度或一般 精度的流量计。
根据经济性选择
在满足测量要求的前提下，选择性价比高的 流量计。
01
02
03
工业生产
用于监测和控制生产过程 中的流体流量，提高生产 效率和产品质量。
能源计量
用于天然气、石油等能源 的计量和收费，保障能源 的合理利用和交易的公平 性。
流速、流量测量
若所作非流线的曲线是封闭的，则由流线所形成 的管状曲面称为流管。
流 管
流 面
充满于流管中的流体称为流束。
若流管的横截面积为无穷小，所得 流束为元流（微元流束）。
由无穷多元流组成的总的流束称为总流，即封闭曲线 取在流场边界上。
过流断面，流量，断面平均流速
与流束中所有流线垂直的横截面称为过流断面 （过水断面）。
恒定流动的连续性方程
2
——流体的质量守恒定律
1
2
以微元流管为控制体：
1
dt时间内，流入控制体的流体质量＝流出的流体质量
u1dA1dtρ1 = u2dA2dtρ2
对不可压流ρ1=ρ2= C ，得
u1dA1= u2dA2 —— 恒定不可压元流
或
dQ1= dQ2
连续性方程
对整个总流过流断面积分
并据流量公式
—运动粘度，（m2/S）。
5. 管流类型
(1) 单相流和多相流
管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相 流；两种以上不同相流体同时在管道中流动称为多 相流。
(2) 可压缩和不可压缩流体的流动 流体可分为可压缩流体和不可压缩流体， 所
以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不可压 缩流体流动两种。
(3) 稳定流和不稳定流 当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和流
的相对变化率： k 1 V V P
k —流体的体积压缩系数，（1／Pa）； V —流体的原体积，(m3)；
P —流体压力增量，(Pa)；
V —流体体积变化量，(m3)；
膨胀系数： 在一定的压力下，流体温度变化时其体积的
相对变化率，即 ：
1 V
V T
—流体的体积膨胀系数(1／℃)；
V —流体的原体积，(m3)；
流 管
流 面
充满于流管中的流体称为流束。
若流管的横截面积为无穷小，所得 流束为元流（微元流束）。
由无穷多元流组成的总的流束称为总流，即封闭曲线 取在流场边界上。
过流断面，流量，断面平均流速
与流束中所有流线垂直的横截面称为过流断面 （过水断面）。
恒定流动的连续性方程
2
——流体的质量守恒定律
1
2
以微元流管为控制体：
1
dt时间内，流入控制体的流体质量＝流出的流体质量
u1dA1dtρ1 = u2dA2dtρ2
对不可压流ρ1=ρ2= C ，得
u1dA1= u2dA2 —— 恒定不可压元流
或
dQ1= dQ2
连续性方程
对整个总流过流断面积分
并据流量公式
—运动粘度，（m2/S）。
5. 管流类型
(1) 单相流和多相流
管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相 流；两种以上不同相流体同时在管道中流动称为多 相流。
(2) 可压缩和不可压缩流体的流动 流体可分为可压缩流体和不可压缩流体， 所
以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不可压 缩流体流动两种。
(3) 稳定流和不稳定流 当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和流
的相对变化率： k 1 V V P
k —流体的体积压缩系数，（1／Pa）； V —流体的原体积，(m3)；
P —流体压力增量，(Pa)；
V —流体体积变化量，(m3)；
膨胀系数： 在一定的压力下，流体温度变化时其体积的
相对变化率，即 ：
1 V
V T
—流体的体积膨胀系数(1／℃)；
V —流体的原体积，(m3)；
流体压强、速度和流量的测量-力学基础实验课件-中国科技大学-08
g (1 2 H / R)
式中：H,φ为使用地点海拔高度（m）和纬度(°)； gN为9.80665m/s2，标准重力加速度； R为6356766m，地球的公称半径。
hN h g / g n
式中：hN为标准地点封液液柱高度；
hφ为测量地点封液液柱高度。
液柱式压力计的测量误差及其修正 毛细现象造成的误差 毛细现象使封液表面形成弯月面，这不仅会引起读数误差，而且 会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、 管内壁的洁净度等因素有关，难以精确得到。实际应用时，常常 通过加大管径来减少毛细现象的影响。 当封液为酒精时，管子内径d≥3mm；水、水银作封液， d≥8mm。 此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数 时，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向 读数。U型管压力计和单管压力计都要求垂直安装，否则将带来 较大误差。
高超声速 （M>5, 高动态）
航天（火箭）
航空（飞机）
代价：航天器（火箭）20000$/Kg, 主要原因：火箭：推力>自重 自带氧
航空 200$/kg 利用空气中的氧
飞机：推力≈0.2自重
新一代高超：吸气式推进 航空的代价，航天的速度
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
单管压力计
其两侧压力差为
p p1 p2 g ( 1 )(1 F2 / F1 )h2
若F1>>F2，且ρ>>ρ1 ，则
p1 p2 gh2
贝兹（Bates）微压计 在大容器的中部插有一根升管，被 测压力接到容器的软管上（若测压 差，则低压端接到升管上端的压力 接头）。当容器的压力高于环境大 气压时，升管中的液面上升，在升 管中的浮子也随之上升。浮子的下 端挂有玻璃刻度板，投影仪将刻度 的一段放大约20倍后显示在具有游 标的毛玻璃上。相邻两刻线相差为 1mm，用游标尺读数的方法可精确 读出1Pa的压力。
式中：H,φ为使用地点海拔高度（m）和纬度(°)； gN为9.80665m/s2，标准重力加速度； R为6356766m，地球的公称半径。
hN h g / g n
式中：hN为标准地点封液液柱高度；
hφ为测量地点封液液柱高度。
液柱式压力计的测量误差及其修正 毛细现象造成的误差 毛细现象使封液表面形成弯月面，这不仅会引起读数误差，而且 会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、 管内壁的洁净度等因素有关，难以精确得到。实际应用时，常常 通过加大管径来减少毛细现象的影响。 当封液为酒精时，管子内径d≥3mm；水、水银作封液， d≥8mm。 此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数 时，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向 读数。U型管压力计和单管压力计都要求垂直安装，否则将带来 较大误差。
高超声速 （M>5, 高动态）
航天（火箭）
航空（飞机）
代价：航天器（火箭）20000$/Kg, 主要原因：火箭：推力>自重 自带氧
航空 200$/kg 利用空气中的氧
飞机：推力≈0.2自重
新一代高超：吸气式推进 航空的代价，航天的速度
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
单管压力计
其两侧压力差为
p p1 p2 g ( 1 )(1 F2 / F1 )h2
若F1>>F2，且ρ>>ρ1 ，则
p1 p2 gh2
贝兹（Bates）微压计 在大容器的中部插有一根升管，被 测压力接到容器的软管上（若测压 差，则低压端接到升管上端的压力 接头）。当容器的压力高于环境大 气压时，升管中的液面上升，在升 管中的浮子也随之上升。浮子的下 端挂有玻璃刻度板，投影仪将刻度 的一段放大约20倍后显示在具有游 标的毛玻璃上。相邻两刻线相差为 1mm，用游标尺读数的方法可精确 读出1Pa的压力。
流量测量
St
D 2
4
v
D 2
l fl 1 1.25 4 D St
二、旋涡发生频率f 的检测方法 只要测得旋涡的发生频率 f ，就可以测得流体的体积流量。旋涡频率信 号 f 的检出方法很多，可以利用漩涡发生时发热体散热条件变化的热检出； 也可以用漩涡发生体两侧产生的差压来检出，差压信号可通过压电变送或应 变片变送，等等。 三、涡街流量计的特点及安装 涡街流量计具有以下的特点： （1）漩涡的频率只与流速有关，在一定雷诺数范围内，几乎不受流体性质 （压力、温度、粘度和密度等）变化的影响，故可不需单独标定。 （2）测量精度高，误差约为1级，重复性约±0.5级，不存在零点漂移的问 题。 （3）压力损式小，流量测量范围宽。涡街流量计特别适于大口径管道的流 量测量。
第二节 涡轮流量计
一、涡轮流量计的组成及测量原理 涡轮流量计由两部分组成：变送器和指示积算器。变送器完成将被测流量转 换成一定频率的脉冲信号输出，指示积算器接受变送器输出的脉冲信号，将其 转换、放大、运算、逻辑计数，显示瞬时流量和累积总量。 涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，其变送器主要由涡轮、导流 器、磁电转换器组成，结构如图4-2所示。壳体和导流器由不导磁材料制成。导 流器的作用是支承叶轮并导直流体的流动，以减少流体自旋及涡漩的干扰。
第五节
节流式流量计
1 概述
节流式流量计是工业上最为广泛使用的一类流量测量仪表。 工作原理：在管道中放臵一节流元件，流体流经节流元件时发生节流，在节 流元件的前后两侧产生压力差（差压）。当流体、工况、管道、节流件、差 压取出方式一定时，管道流量与差压有确定的关系。因此可通过测量差压来 测量流量。节流式流量计也称为变压降式流量计。 分类：节流式流量计有标准化和非标准化两类。无论哪一类，它们都是非通 用仪表，即安装在生产过程中使用着的节流式流量计仅适用于该地的情况和 工况。因此节流式流量计是根据要求具体设计、安装、使用的。标准节流装 臵在火电生产过程中是很重要的一类流量仪表。非标准节流装臵多用于脏污 介质、高粘度、低雷诺数、非圆管道截面、超大及过小管径等流量测量。它 们的测量原理与计算方法与标准节流装臵相同，所不同的是非标准节流装臵 没有统一标准化的数据、资料、没有统一的误差计算方法等。 标准节流装臵的设计计算：要严格遵循标准节流装臵设计、安装和使用的国 家“标准”或国际“标准”。按“标准”进行设计、安装、使用的标准节流 装臵，其流量与差压的关系按理论公式标定，并有统一的基本误差、计算方 法，一般不需要进行实验标定或比对。
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电 向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化 映了什么？
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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主题
西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
返回
安
交 大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液
流体力学基础 ppt课件
6
流体的研究意义
流体的输送：根据生产要求，往往要将流体按照生产程序 从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任务， 实现生产的连续化。
压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。
为强化设备提供适宜的流动条件：为了降低传递阻力，减 小设备尺寸，材料生产中的传热、传质过程以及化学反应大 都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些操作有较大 影响。
➢静压头：
式中的第二项 p/ρg 称为静压头，又称为单位重量流体 的静压能。
29
静压头的意义：
，
ห้องสมุดไป่ตู้
如图所示：密闭容器，内盛 有液体，液面上方压力为p。
图 静压能的意义 说明Z1处的液体对于大气压力来说，具有上升一定高度的能力。
30
Z+ p 常数
g
位压头＋静压头＝常数
也可将上述方程各项均乘以g，可得
gZ p 常数
上式为单位质量流体的静力学基本方程式
31
3 流体静力学基本方程式的应用
一、压强测量
1 U型管液柱压差计 指示液密度 ρ0，被测流体密度
为ρ，图中 a、b两点的压力是相
等的，因为这两点都在同一种静 止液体（指示液）的同一水平面 上。通过这个关系，便可求出p1
－p2的值。
注：指示剂的选择
Ar1% (均为体积%)。试求干空气在压力为
9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
18
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
1)求干空气的平均分子量：
Mm = M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
=32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
流体的研究意义
流体的输送：根据生产要求，往往要将流体按照生产程序 从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任务， 实现生产的连续化。
压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。
为强化设备提供适宜的流动条件：为了降低传递阻力，减 小设备尺寸，材料生产中的传热、传质过程以及化学反应大 都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些操作有较大 影响。
➢静压头：
式中的第二项 p/ρg 称为静压头，又称为单位重量流体 的静压能。
29
静压头的意义：
，
ห้องสมุดไป่ตู้
如图所示：密闭容器，内盛 有液体，液面上方压力为p。
图 静压能的意义 说明Z1处的液体对于大气压力来说，具有上升一定高度的能力。
30
Z+ p 常数
g
位压头＋静压头＝常数
也可将上述方程各项均乘以g，可得
gZ p 常数
上式为单位质量流体的静力学基本方程式
31
3 流体静力学基本方程式的应用
一、压强测量
1 U型管液柱压差计 指示液密度 ρ0，被测流体密度
为ρ，图中 a、b两点的压力是相
等的，因为这两点都在同一种静 止液体（指示液）的同一水平面 上。通过这个关系，便可求出p1
－p2的值。
注：指示剂的选择
Ar1% (均为体积%)。试求干空气在压力为
9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
18
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
1)求干空气的平均分子量：
Mm = M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
=32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
流体力学与流体机械第八章 流动测量技术
第八章 流动测量技术
介绍流体的粘度、压强、速度、流量的测量方法以及流动显示技术。
第一节 粘性的测量
1.毛细管粘度计
R 4 p
8Ql
2
2.落球粘度计
W 3dU
3
3.旋转粘度计
4
4.恩氏粘度计
0 0.0731 E 0.0631 / 0E
5
第二节 压强的测量
1.测压孔
3.大气边界层风洞（上海交大）
22
3. 水洞与水槽
23
第六节
流动显示技术
24
一.外加与油滴 二.化学反应示踪法 三.壁面流动显示 四.丝线法
25
Q
d 2
4
2( p1 p 2 ) / 1 ( d / D) 4
15
2.孔板流量计
Q A
2( p1 p2 )
16
3.转子流量计
17
4.堰板流量计
18
5.涡轮流量计
19
6.电磁流量计
20
第五节
实验设备
1.JDDF1400型开闭两用低速风洞（江苏大学）
21
2.HDF-500型回路低速风洞（江西省气象台）
6
2.液柱式测压计
7
3.机械式压力表
8
4.压力传感器
9
第三节 速度的测量 1.风速计
10
2.毕托管
11
3.热线风速仪
6162中高温风速仪
Testo405微型风速仪
KA22热线式风速仪
12
4.粒子图像测速仪PIV
13
5.三维粒子动态分析仪（PDPA）
14
第四节 流量的测量
1.文丘里流量计
介绍流体的粘度、压强、速度、流量的测量方法以及流动显示技术。
第一节 粘性的测量
1.毛细管粘度计
R 4 p
8Ql
2
2.落球粘度计
W 3dU
3
3.旋转粘度计
4
4.恩氏粘度计
0 0.0731 E 0.0631 / 0E
5
第二节 压强的测量
1.测压孔
3.大气边界层风洞（上海交大）
22
3. 水洞与水槽
23
第六节
流动显示技术
24
一.外加与油滴 二.化学反应示踪法 三.壁面流动显示 四.丝线法
25
Q
d 2
4
2( p1 p 2 ) / 1 ( d / D) 4
15
2.孔板流量计
Q A
2( p1 p2 )
16
3.转子流量计
17
4.堰板流量计
18
5.涡轮流量计
19
6.电磁流量计
20
第五节
实验设备
1.JDDF1400型开闭两用低速风洞（江苏大学）
21
2.HDF-500型回路低速风洞（江西省气象台）
6
2.液柱式测压计
7
3.机械式压力表
8
4.压力传感器
9
第三节 速度的测量 1.风速计
10
2.毕托管
11
3.热线风速仪
6162中高温风速仪
Testo405微型风速仪
KA22热线式风速仪
12
4.粒子图像测速仪PIV
13
5.三维粒子动态分析仪（PDPA）
14
第四节 流量的测量
1.文丘里流量计
流体流量的测量方法
对于工业圆管，一般Rel=1000~105。对于工业测量， 可认为St基本不变。 体积流量： D 2
qV 4 v
v 为无柱体处管内截面平均流速；
D为管道直径。
由连续性原理得： A V v Av AV 、A分别为柱体、无柱体处流通截面积。 截面比 m AV v
A v
对于直径为D的圆管有：
•
•
质量流量： qm
qV 容积流量：
dm dt
(kg/s)
(m 3 /s)
dV dt
qm qV
• 对于气体流量，常将测得的体积流量qV换算成标 准状态下的体积流量qVn，称为标准体积流量 （m3/s）。
迄今为止，存在流量测量的准确度较低、 流量计通用性差等问题。产生的原因有： 1）流动状态的多样性。如，层流、紊流；旋 转流、脉动流等。 2）流体性质的多样性。如，流体粘度的差别； 单相流体与多相流体的区别等等。由于这 些物性会影响流动状态，在流量测量中必 须加以修正，但又很难精确。
为了使K确定，需要形成典型的层流或紊流分 布。 速度式流量计的特点：要求在流量计前后有 足够长的直管道。
1 漩涡流量计
1）测量原理 在流体中垂直于流向插入一根有对称形状的非流线 型柱体。该柱体即成为一个漩涡发生体。当流速 大于一定值时，在柱体的下游形成“卡门涡街”。
当h/L=0.281时，“卡门涡街”是稳定的。 此时，单侧的漩涡产生频率f与柱体两侧的流速 v有以下关系： f=St· v/l， v=f· l/St 式中 St－斯特劳哈尔数，无量纲。是以柱体 特征尺寸l计算流体Rel的函数。Rel在500～ 1.5×105范围内，St基本不变。 注意，f只与流速有关，而与流体的物性无关。
3）管路系统的多样性。如，管壁光滑与粗糙 情况不同；管道截面积大小不同；管道的 直与弯曲的区别等等，都会影响流动状态。 因此，应针对被测对象（流体和管路） 的实际情况选择合适的流量计。 使用时，应认真了解流量计的工作原理 和充分满足技术要求。否则很难达到预期 的准确度。
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一、节流变压降式流量计
• 测量系统组成：
压力
压力
信号
信号
流量信号
压
ΔP
G
节
流
装 置
P1、P2
力
信
号 管
P1、P2
差 压 计
I
流 量 显 示
路
.
9
一、节流变压降式流量计
• 流量公式推导： • 设流经水平管道的流体为不可压缩性流体，
并忽略流动阻力损失，对截面1、2写出下 列伯努利方程：
p1 v12 p2 v22
二、标准节流装置
2．取压方式和取压装置
• 取压方式 • 标准取压装置
1) 角接取压装置 2) 法兰取压装置
.
24
二、标准节流装置
3．节流件前后的直管段
由局部阻力件形式、节流件类型以及 直径比决定。
.
28
三、其他差压式流量计
• 皮托管 • 均速管 • 浮子（转子）流量计（恒压降
变截面流量计、变面积流量测 量、面积流量测量）
糙度及取压方式等 • 对于可压缩流体 流量公式：
qva4d2 21pa42D 2 21p
q m a4 d 221 p a42 D 221 p
.
14
• 流量测量的温度压力补偿 • 为什么要进行补偿？
.
15
二、标准节流装置
• 流体和管道条件:
只适用于测量圆形截面管道中的单相、 均质流体的流量，流体流经节流件前应 达到充分紊流，流速为亚音速。
5m 0 m D 10m 0m 0
0.20.75
• 标准喷嘴
圆弧形的收缩部分和 圆筒形的喉部组成
• 标准孔板和标准喷嘴性能比较 ：
1）标准孔板比标准喷嘴加工方便、安装 容易、省料、造价低； 2）测量高温高压蒸汽或具有腐蚀性流体 时，喷嘴较孔板合适； 3）孔板测量误差较喷嘴大，压力损失也 比标准喷嘴大。一体式标准管段式来自手持式• 特点
1）可安装在管道外壁上，实现不接触测量；
2）能用于任何液体，特别是具有高粘度、强腐蚀性、非导 电性、放射性流体的流量测量；
.
3
第二节 差压式流量测量
一、节流变压降式流量计 二、标准节流装置 三、其他差压式流量计
.
6
一、节流变压降式流量计
• 节流测量原理：
对于一定形状和尺寸的阻力件，一 定的测压位置和前后直管段，在一定的 流体参数情况下，阻力件前后的差压与 体积流量之间有一定的函数关系
.
7
1：节流装置 2：压力信号传输管 3：差压仪表
.
18
二、标准节流装置
• 组 成：标准节流件＋取压装置＋直管段
1－上游侧第二个局部阻力件；2－上游侧第一个局部阻力件
3－节流件；4－下游侧第一个局部阻力件
.
19
二、标准节流装置
1．标准节流件 • 标准孔板 • 标准喷嘴
.
20
• 标准孔板
d>=12.5mm
0.20.75
E=0.02~0.05D e=0.005~0.02D
第四章 流量测量
.
1
第一节 概述
一、基本概念 流量（瞬时流量）
质量流量 体积流量 累积流量
.
2
第一节 概述
二、流量测量的主要方法和分类
差压式：节流变压降式：孔板 喷嘴 节流变截面：浮子 靶式 动压管式：毕托管 均速管）
速度式：涡轮式 涡街式 电磁式 超声波式 容积式：椭圆齿轮式 腰轮式 刮板式 质量式：科氏力
导电的流体介质在磁场中作垂直 方向流动而切割磁力线时，会在管道 两边的电极上产生感应电动势
.
47
EBD v
qv
D2vD2
4
4B
E
三、电磁流量计
• 组成 ➢变送器——将流速（流量）信号转变为感
应电动势；
➢转换器——将变送器送来的电压信号放
大，并且线性地转换成标准电信号输出。
.
49
• 特点：
1）无机械惯性，反应灵敏，可测瞬时脉动流量；
2 2
.
10
• 根据流体的连续性方程，有
4D2v14d'2v2
流体流经截面2的体积流量为：
qv
d'2v2
4
.
11
• 得体积流量：
qv
1 1(d'
)4
d2
4
2(p1p2)
D
存在的问题：
.
12
一、节流变压降式流量计
• 流量公式：
qva4d2 2pa42d2 2p
d D
.
13
• 流量系数 α与下列因素有关： • 节流件的形式、β值、雷诺数、管道粗
三角柱漩涡流量计框图
• 特点：
1）精确度比较高（1%～2%） 2）测量范围宽（量程比10：1或20：1） 3）无可动部件，可靠性高，压损小 4）结构简单牢固，安装维护方便费用较低； 5）适用流体种类多，可适用液体、气体、蒸
气和部分混相流体的流量测量。 • 安装：对直管段要求高
三、电磁流量计
• 测量原理
.
29
第三节 速度式流量测量
一、涡轮流量计 二、涡街（漩涡）流量计 三、电磁流量计 四、超声波流量计
.
35
一、涡轮流量计
• 测量原理与结构 利用置于流体中的涡轮的旋转
角速度与流体速度成比例的关系， 通过测量涡轮的转速来反映通过管 道的体积流量
.
36
vtg
r
qv Av
Ztg f 2rAqv kqv
2）无可动部件，也无插入管道的阻力件，故压力损失小；
3）可测量具有一定电导率的酸、碱、盐溶液，脏污介质、 腐蚀性介质以及含有固体颗粒（泥浆、矿浆等）悬浊性液 固两相流的液体流量；
4）测量范围宽。
• 缺点：
1）被测流体必须是导电的，不能测量气体、蒸汽和石油制 品等含有大量气体和电导率很低的液体流量；
2）由于测量管内衬里材料和电气绝缘材料的限制，不能用 于测量高温介质的流量；
3）易受外界电磁干扰的影响。
四、超声波流量计
.
52
四、超声波流量计
• 传播时间法： （时差法、相差法、频差法）
根据流体的流速不同，从而超声波传播的 速度不同来测量流速的。
.
53
四、超声波流量计
• 多普勒法 利用流体中固体微粒或气泡对超
声波的散射所产生的多普勒频移来确 定流体速度
.
55
便携式
k—仪表常数，由实验标定
• 特点
1）精度较高（0.5%）； 2）测量范围宽,量程比大（qmax/qmin=6～10）； 3）惯性小，响应快（1～50ms）； 4）耐高压，压力损失小； 5）安装检修方便，耐腐蚀，适用流体多；
• 缺点
1）要求流体的清洁度高，不能夹杂物或固体颗粒； 2）不适于测量粘度过大的液体的流量。
4．安装
二、涡街流量计
• 测量原理
在流体中放置一个有对称形状的 非流线型阻流体（漩涡发生体）时， 从阻流体下游两侧就会交替产生两列 有规则的漩涡（卡门涡街）。
在一定的流量范围内漩涡分离的 频率与管道内的平均流速成正比，与 阻流体的宽度成反比。
.
42
f st v md
qv
D2vD2
4
4st
mdfkf